[发明专利]电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法

权利要求书

1.电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法，在Matlab/Simulink下进行电力牵引变流器中间直流回路正常工作以及故障模式下的仿真，包括以下步骤：

（1）、读取电力牵引变流器网侧脉冲整流器的输出电信号I_r，电机侧逆变器的输入电流信号I_i，短路保护电路控制信号S_x以及过压保护电路开关信号S_o;

（2）、根据不同故障模式下的电力牵引变流器中间直流回路拓扑计算该故障下状态方程：

电力牵引交流传动变流器中间直流回路主要有8种故障模式，根据不同故障模式的拓扑结构可计算得到不同故障模式下的状态方程，每种故障模式下的状态方程计算如下：

（a）正常工作情况的电力牵引变流器中间直流回路状态方程：

disdtdusdtdU2dtdUddt=0-1Ls01Ls1Cs-1CsRs0000-R1+R2R1R2C21R1C2-1Cd01R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdi1usU2Ud+000Ir-IiCd]]>

（b）中间直流回路滤波电感开路故障下状态方程：

dusdtdU2dtdUddt=-1CsRs000-R1+R2R1R2C21R1C201R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdusU2Ud+00Ir-IiCd]]>

（c）中间直流回路滤波电感短路故障下状态方程：

dU2dtdUddt=-R1+R2R1R2C21R1C21R1(Cd+Cs)-R1RsR1Rs(Cd+Cs)-SxRx(Cd+Cs)-SoRo(Cd+Cs)U2Ud+0Ir-IiCd+Cs]]>

（d）中间直流回路滤波电容开路故障下状态方程：

disdtdU2dtdUddt=-RsLs01Ls0-R1+R2R1R2C21R1C2-1Cd1R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdisU2Ud+00Ir-IiCd]]>

（e）中间直流回路滤波电容短路故障下状态方程：

disdtdU2dtdUddt=001Ls0-R1+R2R1R2C21R1C2-1Cd1R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdisU2Ud+00Ir-IiCd]]>

（f）中间直流回路放电电阻开路故障下状态方程：

disdtdusdtdU2dtdUddt=0-1Ls01Ls1Cs00000-R1+R2R1R2C21R1C2-1Cd01R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdi1usU2Ud+000Ir-IiCd]]>

（g）中间直流回路放电电阻短路故障下状态方程：

disdtdU2dtdUddt=001Ls0-R1+R2R1R2C21R1C2-1Cd1R1Cd-1R1Cd-SxRxCd-SoRoCdisU2Ud+00Ir-IiCd]]>

（h）中间直流回路接地检测电阻开路故障下状态方程：

disdtdusdtdU2dtdUddt=0-1Ls01Ls1Cs-1CsRs0000-R1+R2R1R2C20-1Cd00-SxRxCd-SoRoCdisusU2Ud+00Ir-IiCd]]>

（i）中间直流回路接地检测电阻短路故障下状态方程：

disdtdusdtdUddt=0-1Ls1Ls1Cs-1CsRs0-1Cd+C20-1R1(Cd+C2)-SxRx(Cd+C2)-SoRo(Cd+C2)isusUd+00Ir-Ii(Cd+C2)]]>

其中U_d为中间直流回路输出电压；C_s、L_s谐波回路中电容、电感；R_s为谐振回路持续放电电阻；R₁、R₂、C₂为接地故障检测电路电阻、电容；C_d为支撑电容；R_x为短路保护电路电阻；R_o为限压电路电阻；状态变量i_s、u_s、U₂分别为谐振电感电流、谐振电容电压和接地故障检测电容电压;

（3）、将（2）所获得计算值U_d作为模型输出至后续处理单元。

2.根据权利要求1所述的电力牵引交流传动变流器中间直流回路故障建模仿真方法，其特征在于，所述后续处理单元可为:模型图显示单元、模型数据保存处理单元。